影響光氧催化性能的因(yīn)素(sù)有(yǒu)哪些?
影響光氧(yǎng)催化性能的因素有(yǒu)好幾種(zhǒng),源和環保小編整理了以下幾點,為大家作詳細介紹。
(1)催化劑品體結構(gòu)的影響
以(yǐ)TiO2為例,TiO2主要有兩(liǎng)種晶型一一銳鈦礦型和金紅石型,銳鈦礦(kuàng)型和金紅石型均屬四方晶係,兩種晶型都是由相互連接的TO6八麵體組成(chéng)的,每個T原子都位於八(bā)麵體的中心,且被6個O原子圍繞。兩者的差別主要是八麵體的畸變(biàn)程度和相互連接方(fāng)式不同。
金(jīn)紅(hóng)石(shí)型(xíng)的八麵體不規則,微顯(xiǎn)斜方晶,其中每個八麵體與周圍10個八麵體相(xiàng)連(其中兩個共邊,八個共頂角):而銳鈦礦型的八麵體呈明顯的斜方品畸變,其對(duì)稱性低於前者,每個八麵體與周圍(wéi)8個(gè)八麵體相連(四個共邊,四個共頂角)。這些結構上的差異使得兩種品型有不同的電子能帶(dài)結構。銳鈦礦型TiO2的(de)禁帶寬度Eg為3.3eV,大於金紅石型TiO的禁(jìn)帶(dài)寬度(Eg為(wéi)3.1eV)。銳鈦礦型TiO2較負的導帶對O2的吸附能力較強,比表麵積較大,光(guāng)生電子和(hé)空穴容易(yì)分離,這些因素使得銳鈦礦型(xíng)TiO2光催化活性(xìng)高於金紅石型TiO2的光催化活性。
(2)催化劑顆粒粒徑的影響
催化劑粒徑的大小直接影響光(guāng)催化活性。當粒子的(de)粒徑越小時,單位質量的粒(lì)子數越多,比表麵積越(yuè)大(dà)。對於一般的光氧催(cuī)化(huà)反(fǎn)應,在反(fǎn)應物充足的條件下,當催化劑表麵的活性中心密度一定時,表(biǎo)麵積越大吸附的OH越(yuè)多,生成更多的高活性的?OH,從而提高了(le)催化氧化(huà)效率。當粒子大小在1~100nm級(jí)時(shí),就會出現量子效(xiào)應,成為量子化粒子,使得h++e-對具有更強的氧化還原能力,催化活性將隨尺す寸量子化程度的提高(gāo)而增加。另外,尺寸的(de)量子化可以使半導體獲得更(gèng)大的電荷遷移(yí)速率(lǜ),使h+與e-複合的概率大大(dà)減小,因(yīn)而提高催化活性。
(3)光催化劑用量的影響
TiO2在(zài)光氧催化降解(jiě)反應中,反(fǎn)應前後幾乎沒有消耗。TiO2的用量對(duì)整個降解反應的速率是有影響的,在TiO2光催化降解有機磷農藥研究結果(guǒ)中表明(míng),有機磷農藥降解(jiě)速率開始隨TiO2用量的增(zēng)加而(ér)提高,當量增加到一定時降解速率不(bú)再提高,反而有所下(xià)降。一(yī)開始速率提高是(shì)因(yīn)為催(cuī)化劑的增加,產生的?OH增加。當(dāng)催化劑增加到一定程度時,會對光吸收有影響。
(4)光(guāng)源與光強的影響
光電壓譜分析表明(míng),由(yóu)於TiO2表麵雜質和晶格缺陷影(yǐng)響,它在一個(gè)較大的波長範(fàn)圍裏(lǐ)均有光催化活性。因此,光源(yuán)選擇比較靈活,如黑光燈、高(gāo)壓汞燈、中壓求(qiú)燈、低壓汞燈、紫外燈、殺菌燈等,波長一般在250~400nm範圍內。應(yīng)用(yòng)太陽(yáng)光作(zuò)為光源的研究也取得一定(dìng)的進展,實驗發現有(yǒu)相當(dāng)多的有機(jī)物可(kě)以通過太陽光實現降解。有資料報道,在低光強下降(jiàng)解速率與光強呈(chéng)線(xiàn)性關係,中等強(qiáng)度的光(guāng)照下,降解速率與光強的平方根有線性關係。
(5)有機(jī)物的種類、濃度的影響(xiǎng)
H.Hidaka等研究(jiū)表明,陽離子、陰離子及非離子型表麵活性劑(jì)如DBS、SDS、BSD等易於光催化(huà)降解(jiě),分子中芳香烴(tīng)比鏈(liàn)烴結構易於端裂而實現無機化。
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